(Toute utilisation ou reproduction du texte et des clichés interdite sans l'autorisation de l'auteur)

Filtres en imagerie planétaire

Les filtres colorés sont peu rentables sur les planètes avec les webcams couleurs, même utilisées en mode noir et blanc, à cause de la réponse inexistante de certains pixels couleurs (ainsi trois pixels sur quatre n'enregistrent rien si on décide d'utiliser un filtre rouge). On se contente généralement d'un filtre UV-IR afin de limiter très légèrement les problèmes de chromatisme. Les filtres colorés offrent en revanche de nombreux avantages dès que l'on travaille avec des caméras noir et blanc. Sur le plan de la finesse des images, le fait de réduire la bande spectrale permet de diminuer les défauts de chromatisme d’un instrument, mais aussi la réfraction atmosphérique, très gênante sur les objets assez bas sur l'horizon. Enfin, puisque la turbulence affecte davantage les courtes longueurs d’onde, un filtre rouge (W25 par exemple) voire même InfraRouge (IR), permet de limiter l'impact de cette dernière. La transmission des filtres IR peut commencer vers 700nm pour les moins sélectifs, et après 800nm pour les plus sélectifs. La perte de luminosité, liée à la chute de sensibilité du détecteur à ces longueurs d’onde, augmente fortement avec la sélectivité du filtre. Il ne faut pas se retrouver dans la situation ou l’augmentation du temps de pose ferait perdre tout le bénéfice du filtrage. Sur le plan du contraste, il est bien connu que les filtres rouges améliorent la détection des formations martiennes et qu'un filtre transmettant l'utraviolet permet de mettre en évidence les nuages de l'atmosphère vénusienne. Sur Saturne, un filtre jaune ou rouge permet d'accroître légèrement la détection des bandes équatoriales. Sur Jupiter, les nuances de couleurs sont plus subtiles et l'intérêt des filtres moins catégorique. Globalement, le plus grand nombre de détails est obtenu aux grandes longuers d'onde, notamment dans l'infrarouge. Combiné au fait qu'un tel filtre réduit la turbulence, son utilisation est intéressante, à condition de pouvoir conserver un temps de pose raisonnable, et donc de disposer d'un télescope d'assez grand diamètre (supérieur à 200mm). L'exemple ci-dessous permet une comparaison sur Jupiter, très basse sur l'horizon au moment de la prise de vue (octobre 2008), et démontre l'intérêt du filtre IR.

Images de Jupier réalisées le 6 octobre 2008 (planète très basse dans le Sagittaire et trois mois après son opposition) avec un télescope C14 àF/28 . A gauche : webcam couleur (Toucam pro II). Au milieu : camera noir et blanc (Skynyx 2-0M) avec filtre rouge W25. A droite : camera noir et blanc (Skynyx 2-0M) avec filtre IR Baader. Les images obtenues avec la Skynyx ont été colorisées avec l'image webcam. Le gain en résolution entre l'image du milieu ( filtre rouge) et celle de droite (fitre infrarouge) est significatif. Le gain entre l'image de gauche (sans filtre) et celle du milieu (fitre rouge)  est plus difficilement appréciable puisqu'il ne s'agit pas de la même camera.

La technique LRGB est utilisée quasi systématiquement pour réaliser des images couleurs avec les capteurs noir et blanc (CCD notamment). La couche de luminance est réalisée avec un temps de pose maximal et en pleine définition. L’image couleur est reconstituée à travers trois filtres, bleu, vert et rouge, en mode binning 2x2 par exemple. Cette méthode permet un gain de temps précieux par rapport à une image trichrome classique RGB. S’il s’agit de nébuleuses ionisées, l’image de luminance peut être améliorée grâce à un filtre augmentant le contraste, généralement un filtre Ha à bande étroite. On peut alors parler d’image « HaRGB ». Le capteur des CCD étant très sensible, et tous les photosites enregistrant l’information (il n’y a pas de filtres de différentes couleurs sur les photosites comme c’est le cas des APN), l’image finale est généralement très spectaculaire.

Pour ce qui suit, un APN modifié, dont le filtre anti-IR est parfaitement transparent à 656nm, est indispensable. Même avec un tel boîtier, le procédé "HaRGB" n’est guère rentable. En effet, avec les capteurs couleurs, seul un photosite sur quatre est sensible au rouge ! Nous avons donc réalisé des essais basés sur le même principe, avec l’idée qu’un filtre rouge profond, beaucoup moins sélectif que les filtres Ha utilisés en CCD, pourrait constituer un bon compromis entre gain en contraste et accroissement du temps de pose. L’image noir et blanc prise à travers ce filtre pourra être utilisée comme luminance à une image couleur obtenue directement sans filtre. Nous avons utilisé un filtre Ha-pass Lumicon (merci Fred !), dont la transmission dans le visible ne commence qu’à 640nm. La bande passante avec l’EOS 350D modifié (filtre Hutech type I) est ainsi d’une soixantaine de nanomètres... bien plus que les 10-15nm des véritables filtres Ha disponibles pour la photographie du ciel profond !

La cible a été NGC 7000, enregistrée avec un téléobjectif Canon 200mm 2.8L diaphragmé à f.3.2. Une image couleur sans filtre a été réalisée (1H30 de pose), ainsi qu'une image noir et blanc à travers le filtre Lumicon (2H de pose). Notons que la mise au point doit être impérativement refaite avec le filtre, même s'il est placé à l’avant de l’objectif.

Voici les résultats, après traitement pour augmenter le contraste :

1) L’image couleur sans filtre. Les conditions de prise de vue ont été très bonnes (ciel noir et objet au plus haut). Le traitement a été poussé à un niveau raisonnable pour un agrandissement de qualité sans granulation prononcée (le fond de ciel demeure peu bruité sur l'image à pleine échelle).

2) L’image noir et blanc à travers filtre rouge a été combinée en mode luminance à l’image couleur. Ce procédé permet de mieux faire apparaître les faibles nébulosités, ne serait-ce que par l’affaiblissement des étoiles du champ, mais aussi grâce à l'assombrissement du fond du ciel. L’inconvénient majeur réside dans la faible saturation des couleurs résultant de ce procédé, et qui nécessite une correction significative. Au final, la plupart des étoiles n’ont pas une teinte naturelle, mais apparaissent très orangées ou très bleu, selon leur teinte respective.

3) La couche rouge de l’image couleur a été remplacée par l’image noir et blanc à travers filtre rouge. Même si les nuances de luminosité ne sont pas aussi nombreuses qu’avec la technique précédente, cette méthode permet de pallier au problème de déséquilibre chromatique des étoiles. Il s’agit d’un bon compromis puisque le contraste est bien meilleur que sur l’image sans filtre (sans atteindre toutefois le niveau de l’image LRGB), la couleur des nébuleuses est d’un joli rouge profond et le rapport signal/bruit est excellent (meilleur que sur l'image sans filtre).

En guise de conclusion : ces essais démontrent la possibilité d’utiliser un filtre rouge de forte densité avec un APN modifié. Le cliché le plus équilibré nous paraît être celui où la couche rouge de l’image couleur est remplacée par celle faite à travers le filtre rouge. Notons enfin que, plutôt que de remplacer purement et simplement la couche rouge par le cliché noir et blanc, certains photographes travaillant en CCD utilisent une combinaison plus subtile, par exemple un mode "éclaircir" avec une opacité inférieure à 100%.

        Quel que soit le type de détecteur utilisé, les photographes situés à proximité des villes ne peuvent guère se permettre autre chose que la photographie de la Lune et des planètes, sous peine de voir leur ciel devenir tout blanc dès que le temps de pose dépasse quelques secondes. Il existe des filtres très sélectifs (notamment les filtres Ha, déjà cités ci-dessus) qui permettent de réduire notablement la pollution lumineuse. Cependant, avec les APN et leurs capteurs couleurs, ces filtres induisent des temps de pose assez rédhibitoires. Les filtres LPR (Light Pollution Reduction : réduction de pollution lumineuse) ont une efficacité moindre, mais conviennent mieux au capteur couleur des APN. Ils bloquent autant que faire ce peut les raies d'émission du sodium et du mercure, gaz composant les lampes de l'éclairage public, et transmettent des parties importantes du spectre. Ils améliorent ainsi la photographie des objets du ciel profond en assombrissant le fond du ciel (pour l’observation, des filtres plus sélectifs de type UHC ou OIII délivrent de bien meilleurs résultats). De tels filtres trouvent par ailleurs leur intérêt même sous un ciel très noir, grâce à l'augmentation de contraste qu'ils procurent sur les nébuleuses en réduisant la luminosité naturelle du fond du ciel.

En ne transmettant au mieux que les deux tiers du spectre visible, les filtres LPR ne conviennent pas pour tous les sujets. S'ils font merveille sur les nébuleuses, en particulier les nébuleuses par émission, ils donnent de piètres résultats sur les objets composés d'étoiles (amas et galaxies). Les galaxies, qui émettent dans toutes les longueurs d'ondes, subissent non seulement un déséquilibre chromatique important, mais voient également leur contraste chuter. Pour photographier les galaxies sous un ciel pollué, il semble préférable d'utiliser le modèle LPS par exemple (commercialisé par Hutech). Plus subtil dans la transmission du spectre, il laisse passer davantage de bleu que le Deep-Sky et produit un fond de ciel plus neutre, comme le prouve la comparaison ci-dessous. Sous un ciel sombre, des essais ont montré que l'intérêt de ce type de filtre est nulle sur les amas et les galaxies, sauf cas particulier comme M 33 (nombreuses nébuleuses ionisées dans les bras).

Même temps de pose court en photo argentique (10 min) sur les galaxies M81 et M82. A gauche, à travers un filtre Deep-Sky. A droite, à travers un filtre LPS. Ce dernier transmet mieux le bleu que le Deep-Sky et évite la coloration rose-violacée sur les galaxies.

- Les filtres anti-UV peuvent améliorer le piqué de clichés réalisés avec les instruments à lentilles (lunettes, objectifs), sans augmentation significative du temps de pose. La firme LUMICON propose un filtre de ce type particulièrement efficace : le Minus-Violet. Bien qu'il ne coupe que le violet et l'ultraviolet, il entraîne déjà une légère dominante de couleur.

- Les filtres magenta peuvent trouver une application intéressante en photographie du ciel profond. En effet, ces filtres atténuent le vert tout en laissant passer le bleu et le rouge. Ainsi, lorsque le ciel est légèrement affecté par la pollution lumineuse et qu’il présente une dominante verte sur les clichés, un filtre magenta peut apporter des résultats significatifs. On retrouve en effet un fond de ciel neutre, sans déséquilibre chromatique important. Ces filtres existent en différentes densités, que l’on peut choisir en fonction du degré de pollution.

Retour à la page d'accueil